DE102022209051A1 - Method and control device for operating a drive train of a vehicle - Google Patents

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Johannes GLÜCKLER
Christian Mittelberger
Stefan Spühler
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (1) eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang (1) eine erste elektrische Maschine (2) mit einer ersten Leistungselektronik (6), eine zweite elektrische Maschine (3) mit einer zweiten Leistungselektronik (7) und ein zwischen die elektrischen Maschinen (2, 3) und einen Abtrieb (5) geschaltetes Getriebe (4) aufweist, wobei zur Ausführung einer Lastschaltung die erste elektrische Maschine (2) und die zweite elektrische Maschine (3) derart betrieben werden, dass eine der elektrischen Maschinen (2, 23) als Haupt-Antriebsmaschine genutzt wird, wohingegen die andere der elektrischen Maschinen (2, 23) während der Ausführung der Lastschaltung zur Zugkraftstützung genutzt wird. Dann, wenn eine Ist-Temperatur zumindest einer der elektrischen Maschinen (2, 3) und/oder eine Ist-Temperatur zumindest einer der Leistungselektroniken (6, 7) größer als ein Temperatur-Grenzwert ist, und/oder dann, wenn ein elektrischer Soll-Strom, der bei einer auszuführenden Lastschaltung durch zumindest eine der elektrischen Maschinen (2, 3) und/oder zumindest einer der Leistungselektroniken (6, 7) fließt, größer als ein Strom-Grenzwert ist, wird eine auszuführende Lastschaltung angepasst, um eine Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine (2, 3) und/oder der jeweiligen Leistungselektronik (6, 7) zu begrenzen.Method for operating a drive train (1) of a vehicle, wherein the drive train (1) has a first electric machine (2) with first power electronics (6), a second electric machine (3) with second power electronics (7) and between the electric machines (2, 3) and an output (5) switched gearbox (4), wherein to carry out a power shift, the first electric machine (2) and the second electric machine (3) are operated in such a way that one of the electric machines ( 2, 23) is used as the main drive machine, whereas the other of the electrical machines (2, 23) is used to support tractive force during the execution of the power shift. Then when an actual temperature of at least one of the electrical machines (2, 3) and/or an actual temperature of at least one of the power electronics (6, 7) is greater than a temperature limit value, and/or when an electrical target -Current that flows through at least one of the electrical machines (2, 3) and/or at least one of the power electronics (6, 7) during a load circuit to be carried out is greater than a current limit value, a load circuit to be carried out is adapted to avoid heating the respective electrical machine (2, 3) and/or the respective power electronics (6, 7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs.The invention relates to a method for operating a drive train of a vehicle. The invention further relates to a control device for operating a drive train of a vehicle.

DE 10 2019 214 986 A1 und DE 10 2019 216 562 A1 offenbaren jeweils einen Antriebsstrang eines als Elektrofahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs mit einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine, wobei zwischen die beiden elektrischen Maschinen und einen Abtrieb, auf den beide elektrische Maschinen gemeinsam einwirken, ein Getriebe geschaltet ist. Zur Ausführung einer Lastschaltung in dem zwischen die elektrischen Maschinen und den Abtrieb geschalteten Getriebe, wird eine der elektrischen Maschinen als Haupt-Antriebsmaschine betrieben, wohingegen die jeweilige andere elektrische Maschine während der Schaltvorgänge zur Zugkraftstützung verwendet wird. Solche Schaltungen werden auch als elektrodynamische Schaltungen bezeichnet. DE 10 2019 214 986 A1 and DE 10 2019 216 562 A1 each disclose a drive train of a vehicle designed as an electric vehicle with a first electric machine and a second electric machine, a transmission being connected between the two electric machines and an output on which both electric machines act together. To carry out a power shift in the transmission connected between the electrical machines and the output, one of the electrical machines is operated as the main drive machine, whereas the other electrical machine is used to support tractive force during the switching processes. Such circuits are also referred to as electrodynamic circuits.

Bei der Ausführung von Lastschaltungen bzw. elektrodynamischer Schaltungen werden die elektrischen Maschinen unsymmetrisch betrieben, das heißt, dass die elektrischen Maschinen mit unterschiedlichen Drehmomenten und/oder unterschiedlichen Drehmomentgradienten belastet werden. Bei der Ausführung einer elektrodynamischen Schaltung kann von mindestens einer elektrischen Maschine ein relativ hohes Drehmoment angefordert werden, insbesondere dann, wenn kurze Schaltungsdauern gefordert werden. Zur Bereitstellung hoher Drehmomente fließen durch die Wicklungen der elektrischen Maschine hohe elektrische Ströme. Hohe elektrische Ströme bewirken hohe Verluste, insbesondere in der Leistungselektronik der elektrischen Maschine. Hierdurch kann die elektrische Maschine und die mit der elektrischen Maschine zusammenwirkende Leistungselektronik einer starken Erwärmung ausgesetzt sein. Eine starke Erwärmung führt zu großen Temperaturhüben, welche die Lebensdauer der elektrischen Maschine sowie der Leistungselektronik herabsetzen. Dies ist von Nachteil.When carrying out load switching or electrodynamic switching, the electrical machines are operated asymmetrically, which means that the electrical machines are loaded with different torques and/or different torque gradients. When executing an electrodynamic circuit, a relatively high torque can be requested from at least one electrical machine, especially if short switching times are required. To provide high torques, high electrical currents flow through the windings of the electrical machine. High electrical currents cause high losses, especially in the power electronics of the electrical machine. As a result, the electrical machine and the power electronics interacting with the electrical machine can be exposed to strong heating. Strong heating leads to large temperature swings, which reduce the service life of the electrical machine and the power electronics. This is a disadvantage.

Es besteht Bedarf an einem Verfahren und einem Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, mit welchen es möglich ist, den negativen Effekt von elektrodynamischen Schaltungen bzw. Lastschaltungen auf die Lebensdauer der elektrischen Maschinen sowie der mit den elektrischen Maschinen zusammenwirkenden Leistungselektroniken zu verringern. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs zu schaffen.There is a need for a method and a control device for operating a drive train of a vehicle, with which it is possible to reduce the negative effect of electrodynamic circuits or load circuits on the service life of the electrical machines and the power electronics interacting with the electrical machines. Based on this, the invention is based on the object of creating a novel method and control device for operating a drive train of a vehicle.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dann, wenn eine Ist-Temperatur zumindest einer der elektrischen Maschinen und/oder eine Ist-Temperatur zumindest einer der Leistungselektroniken größer als ein Temperatur-Grenzwert ist, und/oder dann, wenn ein elektrischer Soll-Strom, der bei einer anzuführenden Lastschaltung durch zumindest eine der elektrischen Maschinen und/oder zumindest einer der Leistungselektroniken fließt, größer als ein Strom-Grenzwert ist, eine auszuführende Lastschaltung angepasst, um eine Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine und/oder der jeweiligen Leistungselektronik zu begrenzen.This task is solved by a method according to claim 1. According to the invention, when an actual temperature of at least one of the electrical machines and/or an actual temperature of at least one of the power electronics is greater than a temperature limit value, and/or when an electrical target current in a load circuit to be provided flows through at least one of the electrical machines and / or at least one of the power electronics is greater than a current limit value, a load circuit to be carried out is adapted to limit heating of the respective electrical machine and / or the respective power electronics.

Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, dass dann, wenn eine Ist-Temperatur an einer elektrischen Maschine und/oder an einer Leistungselektronik größer als ein Temperatur-Grenzwert ist, und/oder dann, wenn ein zur Ausführung der Lastschaltung durch eine elektrische Maschine und/oder eine Leistungselektronik fließender elektrischer Soll-Strom größer als ein Strom-Grenzwert ist, die auszuführende Lastschaltung anzupassen. Diese Anpassung erfolgt derart, dass eine Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine und/oder der jeweiligen Leistungselektronik begrenzt wird, um eine zu starke Alterung derselben zu vermeiden.The invention proposes that when an actual temperature on an electrical machine and/or on power electronics is greater than a temperature limit value, and/or when a load switching is carried out by an electrical machine and/or The electrical target current flowing through a power electronics is greater than a current limit value to adapt the load switching to be carried out. This adaptation is carried out in such a way that heating of the respective electrical machine and/or the respective power electronics is limited in order to avoid excessive aging of the same.

Die Ist-Temperatur der jeweiligen elektrischen Maschine und/oder der jeweiligen Leistungselektronik, welche dieselbe vor Ausführung einer auszuführenden Lastschaltung aufweist, kann insbesondere messtechnisch erfasst oder mit Temperaturmodellen berechnet oder kennfeld- bzw. kennlinienabhängig ermittelt werden.The actual temperature of the respective electrical machine and/or the respective power electronics, which has the same before the execution of a load switching to be carried out, can in particular be recorded by measurement technology or calculated using temperature models or determined depending on the map or characteristic curve.

Der Soll-Strom, der bei Ausführung einer auszuführenden Lastschaltung durch eine jeweilige elektrische Maschine und/oder durch eine jeweilige Leistungselektronik fließen würde, kann abhängig von den zur Ausführung der Schaltung benötigen Drehmomenten der elektrischen Maschine berechnet oder kennfeld- bzw. kennlinienabhängig ermittelt werden.The target current that would flow through a respective electrical machine and/or through a respective power electronics when executing a load circuit to be carried out can be calculated depending on the torques of the electrical machine required to execute the circuit or determined depending on the map or characteristic curve.

Vorzugsweise wird die auszuführende Lastschaltung derart angepasst, dass ein Stützmoment am Abtrieb und/oder ein Synchronisierungsmoment an einem zu synchronisierenden Schaltelement begrenzt wird. Über die Begrenzung des Stützmoments am Abtrieb und/oder des Synchronisierungsmoments am zu synchronisierenden Schaltelement kann die Anpassung einer auszuführenden Lastschaltung besonders vorteilhaft erfolgen, um die Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine und/oder der jeweiligen Leistungselektronik zu begrenzen.Preferably, the load shift to be carried out is adapted in such a way that a support torque on the output and/or a synchronization torque on a switching element to be synchronized is limited. By limiting the support torque on the output and/or the synchronization torque on the switching element to be synchronized, the adaptation of a load shift to be carried out can be carried out particularly advantageously in order to limit the heating of the respective electrical machine and/or the respective power electronics.

Vorzugsweise wird zur Begrenzung des Synchronisierungsmoments an dem bei der Ausführung der Lastschaltung zu synchronisierenden Schaltelement eine Schaltungsdauer der Lastschaltung verlängert, insbesondere derart, dass zur Ausführung einer Hochschaltung dieselbe möglichst früh und/oder zur Ausführung einer Rückschaltung dieselbe möglichst spät ausgelöst wird. Dies ist bevorzugt, um das Synchronisierungsmoment an dem bei der Ausführung der Lastschaltung zu synchronisierenden Schaltelement zu begrenzen.To limit the synchronization torque on the switching element to be synchronized when executing the load shift, a switching duration of the load shift is preferably extended, in particular in such a way that it is triggered as early as possible to carry out an upshift and/or as late as possible to carry out a downshift. This is preferred in order to limit the synchronization torque on the switching element to be synchronized when executing the load shift.

Vorzugsweise wird zur Begrenzung des Stützmoments der Lastschaltung ein Fahrerwunschmoment angepasst. Das Stützmoment kann auf Null reduziert werden, wobei dann die auszuführende Lastschaltung nicht als Lastschaltung sondern zugkraftunterbrochen ausgeführt wird. Das Stützmoment wird insbesondere dann auf Null reduziert, wenn ein bei der Schaltungsausführung zu übertragendes Soll-Momentbetrag kleiner als ein Grenzwert ist. Dies ist bevorzugt, um das Stützmoment am Abtrieb zu begrenzen. Dann, wenn bei einer Lastschaltung nur relativ wenig Stützmoment in Richtung auf den Abtrieb übertragen werden soll, wenn also das bei Schaltungsausführung zu übertragende Soll-Moment kleiner als ein Grenzwert ist, kann die Lastschaltung ohne Qualitätseinbußen für einen Fahrer auch als zugkraftunterbrochene Schaltung ausgeführt werden.Preferably, a driver's desired torque is adjusted to limit the support torque of the power shift. The support torque can be reduced to zero, in which case the load shift to be carried out is not carried out as a load shift but rather with interrupted traction. The support torque is reduced to zero in particular when a target torque amount to be transmitted during circuit execution is smaller than a limit value. This is preferred in order to limit the supporting torque on the output. If only relatively little support torque is to be transmitted in the direction of the output during a power shift, i.e. if the target torque to be transmitted when executing the shift is smaller than a limit value, the power shift can also be carried out as a shift with interrupted traction force without any loss of quality for a driver.

Vorzugsweise wird die auszuführende Lastschaltung derart angepasst, dass bei Drehzahlen der jeweiligen elektrischen Maschine, die kleiner als ein Drehzahl-Grenzwert sind, ein elektrischer Außenleiterstrom und/oder ein maximales Drehmoment der jeweiligen elektrischen Maschine begrenzt wird. Dieser Weiterbildung der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass hohe Außenleiterströme bei geringen Drehzahlen einer elektrischen Maschine besonders schädlich sind, da durch dieselben dann eine hohe Erwärmung der elektrischen Maschine sowie mit derselben zusammenwirkenden Leistungselektronik verursacht wird. Daher wird bei geringen Drehzahlen einer elektrischen Maschine ein Außenleiterstrom und damit ein maximales Drehmoment der elektrischen Maschine begrenzt.Preferably, the load circuit to be carried out is adapted in such a way that an electrical external conductor current and/or a maximum torque of the respective electrical machine is limited at speeds of the respective electrical machine that are smaller than a speed limit value. This development of the invention is based on the knowledge that high external conductor currents are particularly harmful to an electrical machine at low speeds, since they then cause high heating of the electrical machine and the power electronics that interact with it. Therefore, at low speeds of an electrical machine, an external conductor current and thus a maximum torque of the electrical machine are limited.

Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 9 definiert.The control device according to the invention is defined in claim 9.

Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 ein Blockschaltbild eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs nach dem Stand der Technik,
  • 2 ein Kennfeld einer elektrischen Maschine.
Preferred further developments result from the subclaims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail using the drawing, without being limited to this. This shows:
  • 1 a block diagram of a drive train of a vehicle according to the prior art,
  • 2 a map of an electrical machine.

1 zeigt ein stark schematisiertes Blockschaltbild eines Antriebsstrangs 1 eines als Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang 1 verfügt über eine erste elektrische Maschine 2 und eine zweite elektrische Maschine 3, wobei beide elektrischen Maschinen 2, 3 mit einem gemeinsamen Getriebe 4 wirkverbunden sind und über das gemeinsame Getriebe 4 an einem gemeinsamen Abtrieb 5 Antriebsleistung bereitstellen können. Mit der ersten elektrischen Maschine 2 wirkt eine erste Leistungselektronik 6 und mit der zweiten elektrischen Maschine 3 eine zweite Leistungselektronik 7 zusammen. Das Getriebe 4 verfügt über mehrere Schaltelemente 8. 1 ziegt exemplarisch ein Schaltelement 8 des Getriebes 4, welches als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klaue, ausgeführt ist. 1 shows a highly schematic block diagram of a drive train 1 of a motor vehicle designed as an electric vehicle. The drive train 1 has a first electric machine 2 and a second electric machine 3, both electric machines 2, 3 being operatively connected to a common transmission 4 and being able to provide drive power to a common output 5 via the common transmission 4. A first power electronics unit 6 interacts with the first electrical machine 2 and a second power electronics unit 7 interacts with the second electrical machine 3. The transmission 4 has several switching elements 8. 1 shows an example of a switching element 8 of the transmission 4, which is designed as a positive switching element, in particular as a claw.

Der Antriebsstrang der 1 kann dabei, wie in DE 10 2019 214 286 A1 oder wie in DE 10 2019 2016 562 A1 gezeigt, ausgeführt sein. Diese Antriebsstrangkonfigurationen sind jedoch ausschließlich beispielhaft.The drive train of the 1 can do it, as in DE 10 2019 214 286 A1 or as in DE 10 2019 2016 562 A1 shown, executed. However, these powertrain configurations are exemplary only.

2 zeigt ein Kennfeld 9 einer elektrischen Maschine, wobei in dem Kennfeld 9 über der Drehzahl n das Drehmoment M aufgetragen ist. Ein Kennfeldbereich 9a des Kennfelds 9 wird als Grunddrehzahlbereich oder Konstant-Drehmoment-Bereich bezeichnet. Ein Kennfeldbereich 9b des Kennfelds 9 wird als Feldschwächbereich oder Konstant-Leistungs-Bereich des Kennfelds 9 bezeichnet. In 2 ist ferner eine Kennlinie 10 eines elektrischen Außenleiterstroms gezeigt. Im Kennfeldbereich 9a fließen hohe Außenleiterströme an der jeweiligen elektrischen Maschine. 2 shows a map 9 of an electric machine, the torque M being plotted in the map 9 over the speed n. A map area 9a of the map 9 is referred to as a basic speed range or constant torque range. A map area 9b of the map 9 is referred to as a field weakening area or constant power area of the map 9. In 2 A characteristic curve 10 of an electrical external conductor current is also shown. In the map area 9a, high external conductor currents flow on the respective electrical machine.

Dann, wenn in dem Getriebe 4 eine Schaltung und damit ein Gangwechsel ausgeführt werden soll, muss mindestens ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und mindestens ein zuvor geöffnetes Schaltelement geschlossen und synchronisiert werden. Schaltungen können dabei als Lastschaltungen oder als zugkraftunterbrochene Schaltungen ausgeführt werden. Bei der Ausführung einer Lastschaltung soll während der Schaltungsausführung im Getriebe 4 am Abtrieb 5 ein Drehmoment bereitgestellt werden. Bei der Ausführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung wird während der Ausführung einer Schaltung im Getriebe 4 am Abtrieb 5 kein Drehmoment bereitgestellt. Dann, wenn in dem Getriebe 4 als Schaltung eine Lastschaltung ausgeführt werden soll, wird eine der elektrischen Maschinen 6, 7 als Haupt-Antriebsmaschine genutzt, wohingegen die andere der elektrischen Maschinen 6, 7 während der Ausführung der Lastschaltung zur Zugkraftstützung genutzt wird. Eine solche Lastschaltung wird auch als elektrodynamische Schaltung bezeichnet. Elektrodynamische Schaltungen können insbesondere dann, wenn eine schnelle Schaltungsausführung mit einem hohen Stützmoment am Abtrieb 5 gewünscht ist, von mindestens einer elektrischen Maschine 2, 3 hohe Drehmomente anfordern, wodurch dann die jeweilige elektrische Maschine 2, 3 und die jeweilige mit derselben zusammenwirkende Leistungselektronik 6, 7 einer hohen thermischen Belastung bzw. Erwärmung ausgesetzt ist. Dies kann hohe Temperaturhübe an der jeweiligen Baugruppe verursachen, wodurch die Lebensdauer des Antriebsstrangs begrenzt wird. Then, if a shift and thus a gear change is to be carried out in the transmission 4, at least one previously closed shift element must be opened and at least one previously opened shift element must be closed and synchronized. Circuits can be designed as load circuits or as traction-interrupted circuits. When executing a power shift, a torque should be provided at the output 5 in the transmission 4 during the execution of the shift. When executing a shift with interrupted traction, no torque is provided at the output 5 during the execution of a shift in the transmission 4. Then, if a power shift is to be carried out as a shift in the transmission 4, one of the electrical machines 6, 7 is used as the main drive machine, whereas the other of the electrical machines 6, 7 is used to support tractive force during the execution of the power shift. Such a load circuit is also known as an electrodynamic circuit. Electrodynamic circuits can be used especially when a Fast circuit execution with a high support torque on the output 5 is desired, requesting high torques from at least one electrical machine 2, 3, whereby the respective electrical machine 2, 3 and the respective power electronics 6, 7 interacting with it are subjected to high thermal load or heating is exposed. This can cause high temperature swings on the respective assembly, which limits the service life of the drive train.

Erfindungsgemäß wird dann, wenn in dem Getriebe 4 eine Lastschaltung ausgeführt werden soll, und dann, wenn eine Ist-Temperatur zumindest einer der elektrischen Maschinen 2, 3 und/oder eine Ist-Temperatur zumindest einer der Leistungselektroniken 6, 7 größer als ein Temperaturgrenzwert ist, und/oder dann, wenn ein bei der auszuführenden Lastschaltung fließender elektrische Soll-Strom, zumindest eine der elektrischen Maschinen 2, 3 und/oder zumindest eine der Leistungselektroniken 6, 7 fließt, größer als Strom-Grenzwert ist, eine ausführende Lastschaltung angepasst, um eine Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3 und/oder der jeweiligen Leistungselektronik 6, 7 zu begrenzen.According to the invention, when a power shift is to be carried out in the transmission 4, and when an actual temperature of at least one of the electrical machines 2, 3 and/or an actual temperature of at least one of the power electronics 6, 7 is greater than a temperature limit , and/or when an electrical target current flowing in the load circuit to be carried out, at least one of the electrical machines 2, 3 and/or at least one of the power electronics 6, 7 flows, is greater than the current limit value, an executing load circuit is adapted, in order to limit heating of the respective electrical machine 2, 3 and/or the respective power electronics 6, 7.

Ist also eine Ist-Temperatur an einer elektrischen Maschine 2, 3 und/oder an einer Leistungselektronik 6, 7 zu groß, und/oder ist infolge des elektrischen Soll-Stroms die zu erwartende Erwärmung einer elektrischen Maschine 2, 3 und/oder mindestens einer Leistungselektronik 6, 7 zu groß, so wird die auszuführende Lastschaltung angepasst, um die Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3 und/oder der jeweiligen Leistungselektronik 6, 7 zu begrenzen. Zur Anpassung einer auszuführenden Lastschaltung wird vorzugsweise ein Stützmoment am Abtrieb 5, welches bei der Ausführung der Lastschaltung am Abtrieb 5 bereitgestellt werden soll, und/oder ein Synchronisierungsmoment an dem bei der auszuführenden Lastschaltung zu synchronisierenden Schaltelement 8 des Getriebes 4 begrenzt.So is an actual temperature on an electrical machine 2, 3 and/or on a power electronics 6, 7 too high, and/or is the expected heating of an electrical machine 2, 3 and/or at least one due to the electrical target current If the power electronics 6, 7 are too large, the load switching to be carried out is adjusted in order to limit the heating of the respective electrical machine 2, 3 and/or the respective power electronics 6, 7. In order to adapt a power shift to be carried out, a support torque on the output 5, which is to be provided when the power shift is carried out on the output 5, and/or a synchronization torque on the switching element 8 of the transmission 4 to be synchronized during the power shift to be carried out is preferably limited.

Zur Begrenzung des Synchronisierungsmoments an dem bei der Ausführung der auszuführenden Lastschaltung zu synchronisierenden Schaltelement 8 wird vorzugsweise eine Schaltungsdauer der auszuführenden Lastschaltung verlängert, insbesondere derart, dass bei Ausführung einer auszuführenden Last-Hochschaltung die Schaltung möglichst früh und bei einer auszuführenden Last-Rückschaltung die Lastschaltung möglichst spät ausgelöst wird, damit eine möglichst geringe Drehzahldifferenz angepasst werden muss und demnach zur Synchronisierung weniger Synchronisierungsmoment erforderlich ist. Hierdurch kann der Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3 und der jeweiligen Leistungselektronik 6, 7 entgegengewirkt werden.In order to limit the synchronization torque on the switching element 8 to be synchronized when executing the load shift to be carried out, a switching duration of the load shift to be carried out is preferably extended, in particular in such a way that the shift is carried out as early as possible when a load upshift is to be carried out and the load shift is carried out as early as possible when a load downshift is to be carried out is triggered late so that the smallest possible speed difference has to be adjusted and therefore less synchronization torque is required for synchronization. In this way, the heating of the respective electrical machine 2, 3 and the respective power electronics 6, 7 can be counteracted.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, zur Anpassung einer auszuführenden Lastschaltung das Stützmoment der Lastschaltung am Abtrieb 5 zu reduzieren, und zwar dadurch, dass ein Fahrerwunschmoment angepasst wird. Bei Begrenzung des Stützmoments am Abtrieb 5 kann dasselbe auf Null reduziert werden, wobei dann die auszuführende Lastschaltung nicht mehr als Lastschaltung sondern zugkraftunterbrochen ausgeführt wird.Alternatively or additionally, it is possible to reduce the support torque of the power shift on the output 5 in order to adapt a power shift to be carried out, namely by adapting a driver's desired torque. If the support torque on the output 5 is limited, the same can be reduced to zero, in which case the power shift to be carried out is no longer carried out as a power shift but rather with interrupted traction.

So ist es möglich, dass dann, wenn bei der Schaltungsausführung zu übertragendes Soll-Moment und damit ein Soll-Stützmoment am Abtrieb 5 kleiner als ein Grenzwert ist, die auszuführende Lastschaltung nicht mehr als Lastschaltung sondern zugkraftunterbrochen auszuführen, da in diesem Fall fahrerseitig ohnehin kein Moment am Abtrieb 5 erwartet wird und demnach der Wechsel von der Lastschaltung auf eine zugkraftunterbrochene Schaltung ohne Einbußen der Schaltqualität erfolgen kann. Auch hierdurch kann die Erwärmung der elektrischen Maschine 2, 3 und/oder der jeweiligen Leistungselektronik 6, 7 effektiv begrenzt werden.So it is possible that if the target torque to be transmitted during the circuit execution and thus a target support torque on the output 5 is smaller than a limit value, the power shift to be carried out is no longer carried out as a power shift but rather with interrupted traction, since in this case there is none on the driver side anyway Torque at the output 5 is expected and therefore the change from the power shift to a traction-interrupted shift can take place without loss of shift quality. This can also effectively limit the heating of the electrical machine 2, 3 and/or the respective power electronics 6, 7.

Ebenso ist es möglich, dass die auszuführende Lastschaltung derart angepasst wird, dass bei Drehzahlen der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3, die kleiner als ein Drehzahl-Grenzwert sind, ein elektrischer Außenleiterstrom und/oder ein maximales Drehmoment der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3 begrenzt wird. Dieser Ausführung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass hohe elektrische Außenleiterströme (siehe Kennlinie 10 in 2) in elektrischen Maschinen bei niedrigen Drehzahlen besonders schädlich sind, da hierdurch hohe Erwärmungen, insbesondere an der zugeordneten Leistungselektronik 6, 7 der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3 verursacht werden. In diesem Fall wird dann vorgeschlagen, insbesondere bei kleinen Drehzahlen einer elektrischen Maschine im Kennfeldbereich 9a des Kennfelds 9 der 2 Außenleiterströme an der elektrischen Maschine zu begrenzen, was zu einer Begrenzung des maximalen Drehmoments der elektrischen Maschine führt. Im Drehzahlbereich 11 der 2 sind Außenleiterströme begrenzt. Hierdurch kann sich zwar die Schaltungsdauer verlängern, der Temperaturhub an der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3 und an der mit der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3 zusammenwirkenden Leistungselektronik 6, 7 wird jedoch begrenzt und damit die thermische Alterung der jeweiligen Baugruppe.It is also possible for the load switching to be carried out to be adapted in such a way that an electrical external conductor current and/or a maximum torque of the respective electrical machine 2, 3 is limited at speeds of the respective electrical machine 2, 3 that are smaller than a speed limit value becomes. This version is based on the knowledge that high electrical external conductor currents (see characteristic curve 10 in 2 ) are particularly harmful in electrical machines at low speeds, as this causes high levels of heating, particularly in the associated power electronics 6, 7 of the respective electrical machine 2, 3. In this case, it is then suggested, particularly at low speeds of an electric machine in the map area 9a of the map 9 2 To limit external conductor currents on the electrical machine, which leads to a limitation of the maximum torque of the electrical machine. In the speed range 11 2 External conductor currents are limited. Although this can extend the switching duration, the temperature swing on the respective electrical machine 2, 3 and on the power electronics 6, 7 interacting with the respective electrical machine 2, 3 is limited and thus the thermal aging of the respective assembly.

Die Erfindung betrifft weiter ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren automatisch auszuführen. Bei einem solchen Steuergerät handelt es sich vorzugsweise um ein elektronisches Steuergerät, welches über hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verfügt. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen Datenschnittstellen, um mit den an der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen, so zum Beispiel mit den elektrischen Maschinen 2, 3 und/oder den Leistungselektroniken 6, 7. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen weiterhin ein Prozessor zur Datenverarbeitung und ein Speicher zur Datenspeicherung. Zu den softwareseitigen Mitteln zählen Programmbausteine, die im Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert sind.The invention further relates to a control device which is set up to automatically carry out the method described above. Such a control device is preferably an electronic control device which has hardware-side means and software-side means for carrying out the method according to the invention. The hardware-side means include data interfaces in order to exchange data with the assemblies involved in carrying out the method according to the invention, for example with the electrical machines 2, 3 and/or the power electronics 6, 7. The hardware-side means also include a processor for data processing and a memory for data storage. The software-side means include program blocks that are implemented in the control device to carry out the method according to the invention.

Dann, wenn das Steuergerät erkennt, dass eine Ist-Temperatur zumindest einer der elektrischen Maschinen 2, 3 und/oder eine Ist-Temperatur zumindest einer der Leistungselektroniken 6, 7 größer als ein Temperatur-Grenzwert ist, und/oder dann, wenn das Steuergerät erkennt, dass ein elektrischer Soll-Strom, der bei einer auszuführenden Lastschaltung durch zumindest eine der elektrischen Maschinen 2, 3 und/oder zumindest einer der Leistungselektroniken 6, 7 fließt, größer als ein Strom-Grenzwert ist, passt das Steuergerät eine auszuführende Lastschaltung an, um eine Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine 2, 3 und/oder der jeweiligen Leistungselektronik 6, 7 zu begrenzen.Then when the control device detects that an actual temperature of at least one of the electrical machines 2, 3 and/or an actual temperature of at least one of the power electronics 6, 7 is greater than a temperature limit value, and/or when the control device detects that a target electrical current that flows through at least one of the electrical machines 2, 3 and/or at least one of the power electronics 6, 7 during a load switching to be carried out is greater than a current limit value, the control unit adapts a load switching to be carried out in order to limit heating of the respective electrical machine 2, 3 and/or the respective power electronics 6, 7.

BezugszeichenReference symbols

11
AntriebsstrangDrivetrain
22
elektrische Maschineelectric machine
33
elektrische Maschineelectric machine
4.4.
Getriebetransmission
55
Abtriebdownforce
66
LeistungselektronikPower electronics
77
LeistungselektronikPower electronics
88th
SchaltelementSwitching element
99
KennfeldMap
9a9a
KennfeldbereichMap area
9b9b
KennfeldbereichMap area
1010
Außenleiterstrom-KennlinieExternal conductor current characteristic
1111
DrehzahlbereichSpeed range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102019214986 A1 [0002]DE 102019214986 A1 [0002]
  • DE 102019216562 A1 [0002]DE 102019216562 A1 [0002]
  • DE 102019214286 A1 [0016]DE 102019214286 A1 [0016]
  • DE 1020192016562 A1 [0016]DE 1020192016562 A1 [0016]

Claims (9)

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (1) eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang (1) eine erste elektrische Maschine (2) mit einer ersten Leistungselektronik (6), eine zweite elektrische Maschine (3) mit einer zweiten Leistungselektronik (7) und ein zwischen die elektrischen Maschinen (2, 3) und einen Abtrieb (5) geschaltetes Getriebe (4) aufweist, wobei zur Ausführung einer Lastschaltung die erste elektrische Maschine (2) und die zweite elektrische Maschine (3) derart betrieben werden, dass eine der elektrischen Maschinen (2, 23) als Haupt-Antriebsmaschine genutzt wird, wohingegen die andere der elektrischen Maschinen (2, 23) während der Ausführung der Lastschaltung zur Zugkraftstützung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine Ist-Temperatur zumindest einer der elektrischen Maschinen (2, 3) und/oder eine Ist-Temperatur zumindest einer der Leistungselektroniken (6, 7) größer als ein Temperatur-Grenzwert ist, und/oder dann, wenn ein elektrischer Soll-Strom, der bei einer auszuführenden Lastschaltung durch zumindest eine der elektrischen Maschinen (2, 3) und/oder zumindest einer der Leistungselektroniken (6, 7) fließt, größer als ein Strom-Grenzwert ist, eine auszuführende Lastschaltung angepasst wird, um eine Erwärmung der jeweiligen elektrischen Maschine (2, 3) und/oder der jeweiligen Leistungselektronik (6, 7) zu begrenzen.Method for operating a drive train (1) of a vehicle, wherein the drive train (1) has a first electric machine (2) with first power electronics (6), a second electric machine (3) with second power electronics (7) and between the electric machines (2, 3) and an output (5) switched gearbox (4), wherein to carry out a power shift, the first electric machine (2) and the second electric machine (3) are operated in such a way that one of the electric machines ( 2, 23) is used as the main drive machine, whereas the other of the electrical machines (2, 23) is used to support tractive force during the execution of the power shift, characterized in that when an actual temperature of at least one of the electrical machines (2 , 3) and/or an actual temperature of at least one of the power electronics (6, 7) is greater than a temperature limit value, and/or when an electrical target current that is to be carried out in a load switching by at least one of the electrical machines (2, 3) and/or at least one of the power electronics (6, 7) flows, is greater than a current limit value, a load circuit to be carried out is adjusted in order to prevent heating of the respective electrical machine (2, 3) and/or the respective Power electronics (6, 7) to limit. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auszuführende Lastschaltung derart angepasst wird, dass ein Stützmoment am Abtrieb (5) und/oder ein Synchronisierungsmoment an einem zu synchronisierenden Schaltelement (8) begrenzt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the load shift to be carried out is adapted in such a way that a support torque on the output (5) and/or a synchronization torque on a switching element (8) to be synchronized is limited. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des Synchronisierungsmoments an dem bei der Ausführung der Lastschaltung zu synchronisierenden Schaltelement (8) eine Schaltungsdauer der Lastschaltung verlängert wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that in order to limit the synchronization torque on the switching element (8) to be synchronized when executing the load shift, a switching duration of the load shift is extended. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verlängerung der Schaltungsdauer zur Ausführung einer Hochschaltung dieselbe möglich früh und/oder zur Ausführung einer Rückschaltung dieselbe möglich spät ausgelöst wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that to extend the switching duration to carry out an upshift, the same is triggered as early as possible and/or to carry out a downshift, the same is triggered as late as possible. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des Stützmoments der Lastschaltung ein Fahrerwunschmoment angepasst wird.Procedure according to one of the Claims 2 until 4 , characterized in that a driver's desired torque is adjusted to limit the support torque of the power shift. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Begrenzung des Stützmoments auf Null die auszuführende Lastschaltung nicht als Lastschaltung sondern zugkraftunterbrochen ausgeführt wird.Procedure according to one of the Claims 2 until 5 , characterized in that when the support torque is limited to zero, the load shift to be carried out is not carried out as a load shift but rather with interrupted traction. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn ein bei der Schaltungsausführung zu übertragendes Soll-Momentbetrag kleiner als ein Grenzwert ist, die auszuführende Lastschaltung nicht als Lastschaltung sondern zugkraftunterbrochen ausgeführt wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that if a target torque amount to be transmitted when executing the circuit is smaller than a limit value, the load shift to be carried out is not carried out as a load shift but rather with interrupted traction. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die auszuführende Lastschaltung derart angepasst wird, dass bei Drehzahlen der jeweiligen elektrischen Maschine, die kleiner als ein Drehzahl-Grenzwert sind, ein elektrischer Außenleiterstrom und/oder ein maximales Drehmoment der jeweiligen elektrischen Maschine begrenzt wird.Procedure according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the load switching to be carried out is adapted in such a way that at speeds of the respective electrical machine that are smaller than a speed limit value, an electrical external conductor current and / or a maximum torque of the respective electrical machine is limited. Steuergerät eines Fahrzeugs, welches eingerichtet ist, das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 automatisch auszuführen.Control unit of a vehicle which is set up to carry out the method according to one or more of the Claims 1 until 8th to execute automatically.
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